[实用新型]一种地铁车站关键结合部位火灾烟气控制模拟实验平台

说明书

技术领域

本实用新型属于火灾安全技术领域，具体涉及对列车火灾停靠车站和地铁车站站台火灾等多种火灾场景情况下，火灾烟气在隧道轨行区、站台以及站厅关键结合部位的流动特性和烟气控制模式优化进行测试的模拟实验平台，可综合实现隧道轨行区轨顶排烟系统(Over Tunnel Exhaust,OTE)、隧道轨行区轨底排烟系统(Under Tunnel Exhaust，UPE)、隧道风机系统(Tunnel Ventilation Fan,TVF)、站台送排风系统、站厅送排风系统、风幕系统、挡烟垂壁阻烟等多种烟气控制系统的不同组合模式及参数调节；可实现温度场、有毒气体浓度、排烟量和送风量等关键参数的测量。

背景技术

随着城市化进程的不断加快，城市人口日趋增长，尤其是大中型城市，交通运输的需求不断增长，地铁以其独有的优势成为解决城市交通拥挤的重要工具。地铁在给城市交通带来便利的同时，也给城市消防安全带来了新的挑战。受地下空间的限制，地铁发生火灾时人员只能通过地铁车站疏散至地面安全区域。站台火灾时，人员可由站台层直接疏散至站厅层，再到地面；而地铁列车火灾时，列车停靠车站后人员要先疏散至站台层，继而再到站厅层和地面。研究表明地铁火灾时人员疏散过程中导致人员伤亡的主要原因是火灾产生的热烟气，因此，研究地铁车站发生火灾时火灾烟气在地铁车站站台、站厅和隧道轨行区关键结合部位的蔓延规律以及相应的烟气控制对于防治地铁火灾具有重要意义。

国内外对于地铁火灾已开展了大量研究，这方面的实验研究主要以实验室内的缩尺度实验研究为主。Drysdale等人建立了1:15模型实验台，对伦敦金十字地铁站中自动扶梯燃烧开展研究，实验模型由9.5mm厚的胶合板构成，模型总成2468mm，沟槽两边高200mm，间距280mm，模型横截面与火灾中自动扶梯呈比例。韩国的Kim建立了缩尺度的地铁隧道模型，模型隧道长39m，高250mm，宽210mm，模型列车长3m，高225mm，宽156mm，实验可通过控制电机转速使模拟列车以不同速度行驶，依此研究地铁车辆运行所产生的活塞风。

由于国内地铁建设晚于发达国家，因此国内地铁火灾方面的实验研究开展的相对较晚。钟委、纪杰等建立1:8的小尺寸地铁站台实验台，在此实验台研究了站台火灾顶棚射流最高温度，并对地铁站台内不同烟气蔓延阶段的烟气层质量卷吸速率开展了研究。赵明桥等搭建了1:10的地铁车站模型，在此小实验台开展地铁车站垂帘分区烟气控制试验，通过开展临界排烟量和复杂火情的试验，获得卷帘距地面不同高度时不同火灾规模的临界排烟量试验值。朱伟等在地铁车站出入口的缩尺度模型实验台中进行模拟实验，采用温度相对值，分析地铁火灾沿车站出入口烟气温度下降的规律及其影响因素；通过对气体成分测量结果进行分析，得出出口处烟气中CO的质量分数存在阶梯状变化的规律。

钟茂华等设计了1:5尺度的地铁灾害事故模拟实验平台，用于对地铁车站火灾等事故的发生发展以及相应的控制进行研究，但该实验台并未考虑地铁车站火灾时隧道轨行区和站台区关键结合部位屏蔽门设置形式，以及站台与站厅关键结合部位挡烟垂壁、风幕等系统的设置对地铁车站火灾时烟气流动特性以及烟气控制系统该如何优化控制和参数设置方面的研究。

通过对已有技术的调研分析可以看出，现有的地铁火灾模拟实验平台在结构和功能上都具有一定的局限性，往往单独针对站台火灾或者隧道火灾，而对火灾烟气在站台、站厅和隧道轨行区关键结合部位的流动特性和控制开展的研究较少，尤其对于地铁列车火灾停靠站台后，火灾烟气在这些关键结合部位的流动特性、及多个烟气控制系统应该如何优化控制及参数设置，这方面缺乏基础实验研究平台支撑。一方面，地铁列车自身也会对烟气在隧道轨行区与站台关键结合部位的流动行为、乃至整个地铁车站的烟气控制流场都产生显著影响；另一方面，针对站台与站厅的结合部位，站台火灾时挡烟垂壁设置后，由于其对烟气的阻隔作用，站台层和站厅层的烟气分布都将产生一定的影响；采用站厅正压送风系统和风幕系统对火灾烟气从站台往站厅的蔓延进行抑制时，这些烟气控制系统的参数该如何设置，以达到优化的烟气控制效果，也缺乏相应的基础实验研究平台支撑，而这些方面的研究对于开展地铁火灾时的烟气控制和人员疏散具有非常重要的意义。因此，建立一种地铁车站关键结合部位火灾烟气流动及控制模式优化模拟实验平台，开展相应的实验来研究地铁车站火灾时烟气在地铁车站关键结合部位的蔓延及其控制技术具有非常重要的意义。